【導讀】續(xù)發(fā)展和糧食安全做出不可替代的貢獻。同時培養(yǎng)和建立一支高素質的研究隊?？寺∠嚓P基因并探明其功能。獲得在PHR2介導的養(yǎng)分吸收增強背景下，養(yǎng)。分高效高產育種材料。通過深入系統(tǒng)地研。磷信號途徑及高效機理上有新的突破。探明氮、磷、鉀養(yǎng)分高效的協(xié)同關系，為養(yǎng)分高效。作物育種提供理論依據。對其適應機制的影響。士研究生20-30名；培養(yǎng)博士后10-15名；培養(yǎng)優(yōu)秀青年人才8-10名。物，研究作物根系分泌物在不同土壤條件下的特征及其對土壤養(yǎng)分的活化作用。要節(jié)點基因進行功能驗證。產的優(yōu)良等位變異。效率和產量性狀的評價，揭示聚合效應與土壤環(huán)境和高產性狀的協(xié)同關系。田間評價協(xié)作網絡，由項目統(tǒng)一協(xié)調，承擔單位負責具體試驗實施。結果可直接指導生產實際中養(yǎng)分高效高產品種的分子設計與選育。核心種質資源及其相關遺傳群體。

　　

【正文】 要基因組區(qū)段 因組區(qū)域 優(yōu)異基因簇 關鍵基因 優(yōu)異等位基因 一般配合力 候選骨干親本篩選與創(chuàng)制 候選骨干親本的分子設計理論 （三）創(chuàng)新點和特色 項目創(chuàng)新點 （ 1）從 表型組學、基因組學、作物育種學、生物信息學等多學科、多層次對水稻、小麥和玉米三種主要糧食作物骨干親本形成與利用的遺傳基礎進行系統(tǒng)研究，在國內外尚屬首次；有關問題的 解決，有利于進一步強化我國在農作物基礎理論和應用研究方面的原始創(chuàng)新。 （ 2）預測、篩選與改良對未來 5～ 10 年主要糧食作物育種具有重要促進作用的候選骨干親本，將為保障我國糧食安全做出貢獻。 （ 3） 將骨干親本的內涵由經驗升華為科學規(guī)律和理論，建立圍繞農作物骨干親本的親本選配理論與技術體系 項目特色 （ 1） 農作物骨干親本的概念是由我國科學家率先提出的，并得到了國際同行的普遍認同，而且近年來成為作物育種基礎理論研究的主攻方向之一。由我國科學家完成有關的基礎研究，具有明顯的原始創(chuàng)新特色。 （ 2） 本項目的研究對象是 骨干親本，其上游是利用育種材料篩選、創(chuàng)制骨干親本的過程，下游是利用骨干親本培育主栽品種的過程，我國的育種學家已在上述兩個方面積累了大量的材料和豐富的經驗。本項目通過解析骨干親本形成與利用規(guī)律，將豐富和完善農作物品種高效改良理論，架起從育種材料 /種質資源有效利用到作物高效育種的橋梁。 （ 3）對 不同時期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個 骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變趨勢進行分析，并篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10 年 水稻、小麥、玉米 等糧食作物育種具有重要促進作用的候選骨干親本，使得本項目 的研究結果在很大程度上具有指導未來的特色。 （四）取得重大突破的可行性分析 本項目將在以下兩個方面取得重大突破： —— 闡明骨干親本與其它親本組配能夠衍生出眾多主栽品種的遺傳基礎，將為創(chuàng)立骨干親本育種理論、提高育種效率、培育突破性新品種奠定基礎； —— 從基因組和基因兩個層次揭示水稻、玉米骨干親本一般配合力的分子基礎和調控機制，可以將作物一般配合力由統(tǒng)計學和育種學的概念提升到遺傳學概念 。 （ 1）工作基礎保障： 通過執(zhí)行 國家 973 計劃項目《主要農作物骨干親本遺傳構成和利用效應的基礎研究》（ 2021CB101700），我們不僅建立了骨干親本研究的完整學術思路，而且基本明確了骨干親本的第一個關鍵科學問題 “遺傳構成 ”，并在技術方法、 研究材料（如遺傳分析群體、品種群體、近等基因系或導入系群體等）以及人才等方面， 為本項目的實施奠定了堅實的基礎。（詳見工作基礎部分） 。 （ 2）技術保障： 本項目集中了我國水稻、小麥和玉米三大糧食作物遺傳育種、分子遺傳學、基因組學、轉錄組學、生物信息學研究的優(yōu)勢單位，具有雄厚的學科基礎，在本領域已取得同行認可的學術貢獻，從技術上能保障本課題的實施。 （ 3）技術路線保障： 本項目所采用的技術路線充分 反映了本學科領域的研究特色和前沿研究趨勢，具有雄厚的研究基礎，又體現(xiàn)了研究思路的創(chuàng)新，能夠保障獲得原始創(chuàng)新性成果。 （ 4）人才保障： 本項目涉及到多個學科，在項目組織上強調學科的交叉融合，項目組匯集了國內重要科研機構的優(yōu)秀研究人才，不僅包括中國工程院院士朱英國、榮廷昭、程順和、劉旭等育種家和種質資源學家，而且擁有一批近年來活躍于農作物育種學、基因組學、分子生物學、生物信息學等不同學科和研究領域的中青年專門人才， 特別是通過上一期 973項目的實施，培養(yǎng)了一批從事本研究的青年杰出人才， 這支由老、中、青組成的科研隊伍 是本項目取得重大突破的人才保障。 （ 5）條件保障： 骨干親本研究涉及到很多高技術的手段，要求有較先進的儀器設備、大田和溫室設施。本項目的參加單位擁有 1 個國家重大科學工程， 7 國家重點實驗室， 1 個國家小麥改良中心和 7 個省部級重點實驗室，整合了骨干親本相關研究領域的優(yōu)勢單位和力量，擁有國內一流的儀器設備和技術儲備，完全能夠滿足本項目研究的技術和設備需求。 四、年度計劃 第一年度： 研究內容： 骨干親本 關鍵基因組區(qū)段構成的 解析與演變趨勢 以骨干親本（包括已有的骨干親本和正在形成的骨干親本）及其衍生品種為材料 ，開展多個生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以系統(tǒng)研究不同時期骨干親本中發(fā)揮關鍵作用的基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的構成及其組合方式，闡明不同時期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變趨勢，構建骨干親本的基礎遺傳圖譜。 骨干親本重要基因組區(qū)段、關鍵基因及其組合方式的遺傳效應分析 以典型骨干親本為基礎構建不同類型遺傳分析群體為材料，開展多個生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以對骨干親本中與產量性狀密切相關的基因組區(qū)段、關鍵基因和基因序列變異 /等位基因及其組合方式進行系統(tǒng)的 功能分析，闡明其選擇與遺傳效應，重點闡明骨干親本的基礎遺傳圖譜內的基因組區(qū)段、關鍵基因和基因序列變異 /等位基因的育種效應。 一般配合力對骨干親本形成的作用及其遺傳基礎 以骨干親本與典型非骨干親本構建的測交群體或完全雙列雜交群體為材料，開展多個生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以定位與產量相關性狀一般配合力密切相關的基因組區(qū)段，研究相關產量性狀一般配合力的傳遞規(guī)律。 候選骨干親本的分子設計 采用計算機模擬技術，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關鍵基因及其等位基因不同組合方式，在不同遺傳背景下對株型、產 量三要素等目標性狀的遺傳效應與協(xié)調表達，研究利用骨干親本基因型數據和表型數據開展 水稻、小麥、玉米 候選骨干親本選育以及最佳親本組配的算法和發(fā)展綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術方法。 候選骨干親本篩選、創(chuàng)制與利用 根據不同時期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本遺傳構成特點，結合骨干親本基礎遺傳圖譜以及重要基因組區(qū)段、關鍵基因變異類型及其不同組合方式的遺傳效應，篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10年 水稻、小麥、玉米等 主要糧食作物育種與生產具有重要促進作用的候選骨干親本，并通過育種實踐予以驗證。 預期目標： 獲得不同時 期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個 骨干親本及其衍生品種的基因型鑒定數據和 1 年多點表型鑒定數據。 分析重要基因和基因序列變異 2~3 個。 獲得水稻和玉米一般配合力研究中所需的基因型數據和 1 年多點的表型數據 。 初步提出利用骨干親本基因型數據和表型數據開展 水稻、小麥、玉米 候選骨干親本選育以及最佳親本組配的算法；初步提出綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術方法。 篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10 年水稻、小麥、玉米等糧食作物育種具有重要促進作用的候選骨干親本 1 個，并通過育種實踐驗證。 培 養(yǎng)博士研究生 3～ 5 名，碩士研究生 6～ 8 名。 發(fā)表 SCI 論文 5～ 7 篇；申請專利 1 項。 第二年度： 研究內容： 骨干親本 關鍵基因組區(qū)段構成的 解析與演變趨勢 以骨干親本（包括已有的骨干親本和正在形成的骨干親本）及其衍生品種為材料，開展多個生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以系統(tǒng)研究不同時期骨干親本中發(fā)揮關鍵作用的基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的構成及其組合方式，闡明不同時期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變趨勢，構建骨干親本的基礎遺傳圖譜。 骨干親本重要基因組區(qū)段 、關鍵基因及其組合方式的遺傳效應分析 以典型骨干親本為基礎構建不同類型遺傳分析群體為材料，開展多個生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以對骨干親本中與產量性狀密切相關的基因組區(qū)段、關鍵基因和基因序列變異 /等位基因及其組合方式進行系統(tǒng)的功能分析，闡明其選擇與遺傳效應，重點闡明骨干親本的基礎遺傳圖譜內的基因組區(qū)段、關鍵基因和基因序列變異 /等位基因的育種效應。 一般配合力對骨干親本形成的作用及其遺傳基礎 以骨干親本與典型非骨干親本構建的測交群體或完全雙列雜交群體為材料，開展多個生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定， 以定位與產量相關性狀一般配合力密切相關的基因組區(qū)段，研究相關產量性狀一般配合力的傳遞規(guī)律。 候選骨干親本的分子設計 采用計算機模擬技術，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關鍵基因及其等位基因不同組合方式，在不同遺傳背景下對株型、產量三要素等目標性狀的遺傳效應與協(xié)調表達，研究利用骨干親本基因型數據和表型數據開展 水稻、小麥、玉米 候選骨干親本選育以及最佳親本組配的算法和發(fā)展綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術方法。 候選骨干親本篩選、創(chuàng)制與利用 根據不同時期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本遺傳構成特點，結合骨干 親本基礎遺傳圖譜以及重要基因組區(qū)段、關鍵基因變異類型及其不同組合方式的遺傳效應，篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10年 水稻、小麥、玉米等 主要糧食作物育種與生產具有重要促進作用的候選骨干親本，并通過育種實踐予以驗證。 預期目標： 獲得不同時期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個 骨干親本及其衍生品種的基因型鑒定數據和 1 年多點表型鑒定數據。 分析重要基因和基因序列變異 2~3 個，闡明 1 個基因 /等位基因的功能。 獲得水稻和玉米一般配合力研究中所需的基因型數據和 1 年多點的表型數據 。 提出利用骨干親本基因型數 據和表型數據開展 水稻、小麥、玉米 候選骨干親本選育以及最佳親本組配的算法；提出綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術方法，并付諸實踐。 篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10 年水稻、小麥、玉米等糧食作物育種具有重要促進作用的候選骨干親本 1 個，并通過育種實踐驗證。 培養(yǎng)博士研究生 5～ 7 名，碩士研究生 8～ 10 名。 發(fā)表 SCI 論文 6～ 8 篇；申請專利 1 項。 第三年度： 研究內容： 骨干親本 關鍵基因組區(qū)段構成的 解析與演變趨勢 以骨干親本（包括已有的骨干親本和正在形成的骨干親本）及其衍生品種為材料，開展多個 生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以系統(tǒng)研究不同時期骨干親本中發(fā)揮關鍵作用的基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的構成及其組合方式，闡明不同時期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本中重要基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的演變趨勢，構建骨干親本的基礎遺傳圖譜。 骨干親本重要基因組區(qū)段、關鍵基因及其組合方式的遺傳效應分析 以典型骨干親本為基礎構建不同類型遺傳分析群體為材料，開展多個生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以對骨干親本中與產量性狀密切相關的基因組區(qū)段、關鍵基因和基因序列變異 /等位基因及其組合方式進行系統(tǒng)的功能分析， 闡明其選擇與遺傳效應，重點闡明骨干親本的基礎遺傳圖譜內的基因組區(qū)段、關鍵基因和基因序列變異 /等位基因的育種效應。 一般配合力對骨干親本形成的作用及其遺傳基礎 以骨干親本與典型非骨干親本構建的測交群體或完全雙列雜交群體為材料，開展多個生態(tài)環(huán)境下的表型鑒定和基因型鑒定，以定位與產量相關性狀一般配合力密切相關的基因組區(qū)段，研究相關產量性狀一般配合力的傳遞規(guī)律。 候選骨干親本的分子設計 在解析骨干親本的基礎遺傳圖譜和一般配合力遺傳的基礎上，輔助以計算機模擬，系統(tǒng)分析骨干親本重要基因組區(qū)段、關鍵基因及其等位基 因不同組合方式，在不同遺傳背景下對株型、產量三要素等目標性狀的遺傳效應與協(xié)調表達，研究候選骨干親本選育以及最佳親本組配的分子設計模型，發(fā)展綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術方法。 候選骨干親本篩選、創(chuàng)制與利用 根據不同時期、不同生態(tài)區(qū)骨干親本遺傳構成特點，結合骨干親本基礎遺傳圖譜以及重要基因組區(qū)段、關鍵基因變異類型及其不同組合方式的遺傳效應和分子設計模型，篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10年 水稻、小麥、玉米等 主要糧食作物育種與生產具有重要促進作用的候選骨干親本，并通過育種實踐予以驗證。 預期目標： 獲得不同時期、不同生態(tài)區(qū)的 水稻、小麥、玉米共 40~50 個 骨干親本及其衍生品種的基因型鑒定數據和 1 年多點表型鑒定數據。 分析重要基因和基因序列變異 3~4 個，闡明 1~2 個基因 /等位基因的功能。 獲得水稻和玉米一般配合力研究中所需的基因型數據和 1 年多點的表型數據 。 初步建立 水稻、小麥、玉米 候選骨干親本選育以及最佳親本組配的分子設計模型；提出綜合評估候選骨干親本和改良現(xiàn)有骨干親本的技術方法，并付諸實踐。 篩選、創(chuàng)制對未來 5～ 10 年水稻、小麥、玉米等糧食作物育種具有重要促進作用的候選骨干親本 1 個，并通 過育種實踐驗證。 培養(yǎng)博士研究生 5～ 7 名，碩士研究生 10～ 12 名。 發(fā)表 SCI 論文 8～ 10 篇；申請專利 2 項。 第四年度： 研究內容： 骨干親本 關鍵基因組區(qū)段構成的 解析與演變趨勢 以骨干親本（包括已有的骨干親本和正在形成的骨干親本）及其衍生品種為材料，采用表型組學、遺傳學和基因組學等分析技術，研究不同時期骨干親本中發(fā)揮關鍵作用的基因組區(qū)段 /基因簇 /基因 /等位基因的構成及其組合